引言制冷系统是制冷剂流经的设备及管路的总称，在运行过程中，制冷系统发生泄漏会导致其工作异常。制冷剂泄漏10%，将导致制冷机组性能最多下降27%[1]。在实际运行过程中，制冷系统部件多，不同部件故障造成的系统状态参数变化具有一定相似性，无法直接通过系统参数的变化精确判断泄漏位置[2]，给制冷系统的维修造成一定的困难。制冷系统泄漏可以分为突发性和渐变性泄漏等。突发性泄漏发生时间短，制冷剂大量且快速地泄漏到环境中；渐变性泄漏持续时间较长，由于制冷剂泄漏缓慢，故其对系统的影响周期较长，泄漏现象较难觉察。制冷系统发生泄漏不但影响其制冷效果，也会对环境产生影响[3]。准确、快速地查找泄漏原因，并及时采取相应措施，对降低泄漏造成的损失至关重要。1制冷系统泄漏原因分析制冷系统一般由制冷剂、压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器等组成，其工作原理如图1所示利用封闭的制冷循环中的有限制冷剂，通过压缩机做功用于提升制冷剂压力，促使制冷剂循环流动。压缩机排出的高压气态制冷剂在冷凝器中冷凝成为高压气体，经过节流装置节流后成为低压液态制冷剂；低压液态制冷剂在蒸发器中汽化吸热，对外界环境进行冷却降温。制冷系统是封闭的循环系统，对系统的密封性要求很高。任何部位出现泄漏，即使是细微的泄漏，也会在日后使用过程中引起制冷系统故障，导致系统不制冷。因此，探究制冷系统泄漏的原因至关重要。10.3969/j.issn.1004-7948.2021.04.024.F001图1制冷系统原理1.1管路连接不严密制冷系统管路螺纹连接处、填料密封等部位在长时间运行过程中会产生松动、磨损等现象，导致管路的密封性降低，引起系统的密封性变差。此外，在施工过程中，制冷系统管路焊接处、喇叭口等连接处存在漏点[4]。系统运行时制冷效果衰减不会立刻体现出来，但随着运行时长的增加，系统内剩余制冷剂将不断减少，最终制冷效果变差。1.2管路腐蚀管路腐蚀是造成系统泄漏的主要原因之一，主要包括内部腐蚀和外部腐蚀。内部腐蚀是管道内存在腐蚀性气体所导致，而外部腐蚀是包裹层的缺失或者损坏造成的。管道的腐蚀损伤是制冷剂发生泄漏不可忽视的因素，是目前引起泄漏的一大隐患。1.3压缩机排气管泄漏制冷系统压缩机在运行过程中，排气管内气态制冷剂的流动速率随转速的变化而变化，对管路产生一定的冲击作用；且压缩机在运转过程中不断振动，会导致排气管连接或焊接处发生泄漏，影响系统的制冷效果。1.4热交换设备泄漏系统原理制冷系统中热交换设备包括蒸发器和冷凝器。小型制冷系统蒸发器或冷凝器在生产或加工过程中由于材料自身原因，可能会导致其发生泄漏。大中型制冷系统在运行过程中，由于外界因素及维护管理人员的非正常操作，如压缩机与冷冻水泵开停机顺序错、报警装置失灵、系统异常未及时放空蒸发器管内冰水等，往往会导致热交换设备内传热管受压炸裂，引起制冷系统泄漏。1.5系统维护不足除以上引起泄漏的因素之外，大、中型制冷系统在运行过程中往往缺少必要的专业性维护，例如制冷系统阀门与法兰的日常巡检、压力管道的定期检查与维护、管道强度核验等，导致管道腐蚀变薄、局部裂纹或变形等隐患在系统运行过程中难以被发现。随着运行时长的增加，可能造成制冷剂泄漏事故的发生。2制冷系统泄漏检测方法2.1目测法目测法也称观察法，是常用的泄漏检测方法之一。目测法是指在停机状态下，对制冷系统焊缝、螺纹连接处以及各类阀件密封部位进行检查，观察其是否有漏油现象。其应用原理主要是制冷剂与润滑油具有互溶性，发生泄漏时，润滑油会从泄漏处流出，可以根据油渍的位置，判断管路泄漏位置。目测法简单易行，对于系统因突然断裂产生的较大漏点，具有较好的检测效果。若制冷剂泄漏量比较少，润滑油泄漏量也相对较少，则采用目测法无法根据油渍位置准确定位。随着多联机系统的开发与推广，得到越来越广泛的应用。多联机管路发生泄漏时，常采用目测法通过油渍位置来快速、精确地判断多联机系统的泄漏位置。2.2管道缺陷检测法管道缺陷检测法指借助特定的设备与装置，例如声波发射装置、X射线装置等，对系统管路进行缺陷检测。目前管道缺陷检测常采用涡流检测法、射线检测法、应力波检测法等。涡流检测法采用电磁感应的检测技术，通过涡流来判断损伤情况；射线检测法利用射线的穿透性来分析被检管路缺陷；应力波检测法是利用应力波在被测物体中的传播性来检测损伤。管道缺陷检测具有检出率高、损伤点位置判断准确的优点。在冰箱制冷系统中，由于蒸发器铝管本身材质中的杂质及热挤出加工工艺性等原因，内漏一直是其存在的主要问题。美的公司在生产过程中采用铝管涡流探伤检测设备，有效防止了将有泄漏缺陷的铝管用在冰箱蒸发器上，从源头上降低家用冰箱制冷剂泄漏发生的概率[5]。唐琳[6]首次将应力波检测法应用到制冷系统管道缺陷检测上，利用研发的一套管道检测定位实验系统，借助计算机分析处理，可准确判定管道损伤位置。2.3荧光泄漏检测法荧光泄漏检测法是利用荧光检漏剂在紫外线灯照射下发出明亮的黄绿光的原理，将荧光剂按照一定比例加入制冷系统中，待设备运转后，用紫外线灯照射显示泄漏部位。该检测方法用时较短，可以实现对泄漏点的精确定位。目前，该技术在通用、大众、三菱等汽车制造商的汽车制冷系统中得到广泛应用。2.4红外成像检测法红外成像检测法是利用红外辐射的原理，基于其采集处理温度数据速度快的优势，通过非接触和对管路外表面温度的实时监测，快速定位泄漏位置。氨制冷系统运行中，金属管路腐蚀、材料强度不足、超负荷运行等影响因素，使得管路的本体或连接处可能出现局部变形，弯头或焊缝处容易出现裂纹，造成管道泄漏[7]。目前，氨制冷系统中常用传统的人工检漏方法，但该方法需要检测者拥有一定的工作经验。采用红外成像检测法对氨制冷系统中密集管路进行检测，可及时找出精确的泄漏位置，有助于对泄漏点进行快速处理，及时排除泄漏，提高管路系统运行的安全性。马进[8]等采用红外成像法以及压力流量监控和光栅测温等不同监测手段对氨泄漏位置进行准确定位，有效降低了氨泄漏风险。2.5质谱仪检测法质谱仪检测法由离子源、分析器、接收器、真空系统、电子电路等组成，是利用质谱仪对泄漏位置进行检测的方法，可对真空残余气体进行分析。质谱仪有灵敏性高、性能稳定的优势，常用在大、中型管路较多的制冷系统中。吸收式制冷系统管路较多，易发生泄漏，泄漏检测和泄漏位置的确定至关重要。王铁恒[9]等利用氦质谱仪检测法，对溴化锂吸收式制冷系统进行了深入研究，并提出泄漏点检测灵敏度和设备运转难易程度的关系，提高了吸收式制冷机组泄漏检测的准确度和效率。2.6系统监测法系统监测法主要是通过在系统中增加相应温度、压力、制冷剂浓度检测等传感器变送装置，实现对制冷系统温度、压力等运行参数的监测。该方法可以及时发现泄漏位置并进行处理，阻止制冷剂进一步泄漏。蒋晶[10]等通过在汽车制冷系统中加装控制装置来监测制冷剂泄漏。当制冷剂发生泄漏时，汽车电子控制器单元（ECU）可发出关闭电磁阀、断开压缩机控制电路的指令，阻止压缩机运转，以预防制冷剂进一步泄漏。李峰[11]等研发了一套氨制冷系统泄漏位置监测装置，该装置利用氨制冷剂泄漏时泄漏处外表面温度迅速降低的特点，通过对管路温度进行无间断实时监测，可及时对泄漏位置进行判断，有助于对泄漏事故进行紧急处理，防止泄漏事故扩大。朱伟明[12]等设计了一套制冷剂泄漏监测系统，采用氧气/氟利昂变送器、温湿度变送器等传感器，可实时在线监测氟利昂泄漏气体含量及氧气浓度，避免泄漏引起人员伤亡，同时该系统还具有预警、报警功能。3制冷系统泄漏检测方法研究展望3.1积极应用在线监测装置制冷剂在常温下是无色、无味、易挥发气体，当其泄漏时，制冷管道外面包裹有隔热材料，难以判断泄漏位置。随着各类传感器及智能化仪表不断投入应用，在制冷系统中增加了实时在线监测系统和预警和报警装置。因此，在系统中积极应用智能在线监测装置也将成为今后的发展方向。3.2加强专业性检测与评估制冷系统在运行过程中，需对压力管路做全方位检查，即在不停机的状态下，通过分项检验的方法，对系统高、低压管路进行相应的检验。对于大、中型制冷系统的检测，必须配备专业人员，除重点关注系统的焊接处和连接处外，还应对系统的密封方式进行检查。通过加强专业性的检测和评估，加固管路或者更换部件，减少泄漏事故的发生。3.3加强制冷剂泄漏预防性研究目前制冷剂泄漏检测方式多是采用被动的形式，即发生泄漏时，通过某种方法寻找泄漏点并进行处理。今后应加强系统预防性泄漏研究，如改进或提升密封填料的材质，或在系统上增加监控系统，及时切断制冷剂泄漏风险。4结语制冷剂泄漏是制冷系统运行中较为常见的问题，给系统的正常运转带来了不良影响，在维修过程中存在泄漏位置难以准确定位的问题。目前，大部分制冷剂泄漏的检测基本都是通过人工巡检的方式，维修时间较长。因此，采取有效的预防泄漏的方法并深入探究准确、快速的泄漏检测技术仍是今后研究的重点。